JP2024535425A - 改良された二重安全弁 - Google Patents

Abstract

二重安全弁（１）は、加圧流体用の入口開口部（５）と当該流体用の出口開口部（７）とを有する弁箱（２）を備える。入口及び出口開口部（５、７）は、弁箱（２）内で互いに接続されたチャンバ（１０、１２、１４）と連通している。これらの内部チャンバ（１０、１２、１４）間の接続は、弁箱（２）に備えられた、対応する電気コイル（２６）によって作動されるシャッター（１９、２０）によって、遮断することが可能であり、中断させるか又は開いておくことが可能である。シャッター（１９、２０）は、共通の長手方向軸線（Ｗ）に沿って互いに対向して配置されている。シャッター（１９、２０）は、互いに独立しており、互いに独立して作動される。シャッター（１９、２０）は、内部チャンバと入口及び出口開口部（５、７）との間の接続を、流体の流れ、すなわち、シャッターに作用する加圧流体に向かって、遮断し、これにより、シャッターが作動していないときに遮断が維持される。各シャッター（１９、２０）はまた、入口開口部（５）から流入して対応する電気コイル（２６）の内側のシャッター（１９、２０）の第１端（４１）に作用する流体によっても遮断位置に保たれる。
【選択図】図４

Description

本発明は、独立請求項の前提部に記載の二重安全弁に関する。

本発明に係る弁は、加圧流体が循環するダクトに配置され、弁が配置されたダクトを閉じる必要がある特定の状況が、弁の下流側で発生した場合には、流体の流れを安全に中断させるようになっている。

通常、前述の目的のためには、互いに独立した二つのシングル安全弁が用いられる。しかしながら、二重シャッターを備えるタイプの安全弁も知られている。そのような安全弁は、流体（安全弁の上流側のダクト部から来る）用の入口開口部と、ユーザに向けて送られる当該流体（安全弁の下流側のダクト部に向かう）用の出口開口部とを有する弁箱を備える。これら入口開口部と出口開口部とは、弁箱に組み込まれた可動シャッターによって遮られて閉じられるようになっている、弁箱内に設けられた通路及び／又はチャンバによって、互いに接続されている。各シャッターは、互いに対向し、それらの長手方向軸線が流体の入口開口部及び出口開口部の長手方向軸線に対して垂直になるように配置されている。

好ましくは、シャッターは、弁箱内の上記通路及び／又はチャンバ間の接続を開閉することができ、入口開口部から出口開口部への流体の流れを必要に応じて可能にすることができるように、弁箱の互いに逆向きの面に位置するとともに弁箱に固定されたソレノイドによって操作される。

公知の解決策では、これらのシャッターは、弁箱内の加圧流体の遮断又は非遮断のために、互いに接続されるか又は共同で動作する。この解決策において、加圧流体は、通常、流体が弁箱を通過するのを防止するために、第１のシャッターを閉止位置に保つように第１のシャッターに作用するようになっている。その反対に、通常、加圧流体は、第２のシャッターを開放位置に押し込むように第２のシャッターに作用し、この特徴により、循環流体の圧力が上昇した場合には第２のシャッターを開いた状態に保つことが可能になる。

上記に示したタイプの二重シャッター弁は、それが関連付けられたダクト内の過圧を回避することを目的とする正しい安全機能を発揮する一方で、逆に、ソレノイドが作動しない（例えば、電圧不足により）場合には、問題が発生する可能性があり、加圧流体が弁箱を入口開口部から出口開口部へ通過するのを防止する必要がある。これはまさに、二つのシャッターが互いに接続され、同時に動作し、流体圧力によって第２のシャッターが開いた状態に保たれるからである。

したがって、たとえ第１のシャッターが閉じても、第２のシャッターは加圧流体によって開いた状態に保つことができる。

ＥＰ１７９８４５６号は、ガス焚ボイラやガス燃焼機器などにおいて用いるのに適した遮断弁に関する。

この遮断弁は、流路によって接続された入口と出口とが設けられた弁箱を備えており、流路には、対応する弁座に作用する弁部が配置されている。

弁部は、流路を介して入口と出口とを接続するこの弁座の孔を遮断するようになっている。

この遮断弁は、弁体を移動させることによって弁座孔を開閉するために弁体に連結されたシャフトを移動させる電磁開弁手段によって動く。

ＥＰ１７９８４５６号では、図６に、二つの対向する弁体を備える二重弁が示されている。

各弁体は、二つの部分を互いに重ね合わせて構成されたものであり、第１の部分は弾性材料からなり、第２の部分は弾性材料の一部（第１の部分に接触する）と第２の剛性部とからなる。これらの部分は、シャフトを移動させると互いに相対移動可能である。さらに、第１の部分は、より大径であり、第１の弁座部と接触し、第２の部分は、より小径であり、第２の弁座部と接触する。

上記の開弁手段は、それぞれのシャフトと一体の可動部を有するソレノイドから構成される。このソレノイドは弁体の外側にあり、弁体の移動を規制するプレートによって弁体側が閉じられたカバーに覆われている。

ＥＰ２１１９９４７号は、入口と出口とを備えたハウジングを有する二重安全弁を開示している。入口と出口との間には、ハウジングの内部に設けられた二つの（重ね合わされた同軸の）中間チャンバが存在する。これらのチャンバには、対応する弁要素が位置決めされるようにされた二つの弁座が、互いに離隔されて配置されている。入口側弁座は、出口側弁座よりも大きな内径を有する。

弁要素は、弁座上の閉止位置に向かってばねで付勢されたアクチュエータの一部である。これらの弁要素及びアクチュエータは、各弁要素と一体の可動体に作用するソレノイドの作用により、独立して移動可能である。

ＥＰ２１１９９４７号によると、中間チャンバは、二つの弁座間に配置され、軸線方向に互いに接続されており、ハウジング１の入口に面するチャンバの内径は、出口に面するチャンバの内径よりも大きい。

各アクチュエータは、ポット形状を有し、対応するシリンダ内を密封状に移動し、これらのアクチュエータの底部が、弁要素を規定する。

各アクチュエータの底部には、入口チャンバ及び出口チャンバと連通する少なくとも一つの均圧孔が設けられている。

ＵＳ２０２０／１１６２７０号は、二つのアクチュエータを備えるスラムシャット弁に関するものであり、これら二つのアクチュエータは、独立して制御され、弁を通過する流体（ガス）の流れに向かって閉じるようになっている。これらのアクチュエータは、各アクチュエータを対応する弁座上に閉じる機械的なリリース機構の制御下にある。

より詳細には、各アクチュエータは、互いに結合された数個の部品によって構成される複合部材を備える。各複合部材は、ばねの作用によりスリーブ体内を移動可能な制御要素を備える。制御要素は、環状の頭部と円筒状の胴部とを有するバイパス体を含む。頭部は、制御要素の第２端に取り付けられている。

これは、第１端の反対側にある。

上記第２端は、弁箱の対応する弁座に密着するようになっている。

バイパス体は、連携するアクチュエータのリリース機構又はトリガ機構によって操作される弁棒に作動的に連結されたロッドに結合されたボディに連結されたロッドを内部で移動させることができるオリフィスを備える。

制御要素、バイパス体、各ロッド及びボディは、弁箱内の流体の流路を制御するために、弁座及びスリーブ体に対して移動可能となっている。

同時に、流入流体は、一つ又は複数の開口部を通って制御要素内に流入し、環状頭部の開口部に到達することができる。

さらに、制御要素の第１端は、当該制御要素が第１の位置にあって弁が開いているときは、当該制御要素の第２端と流体連通（前述の開口部を通じて）し、一方で、弁が閉じているときは、この連通が中断される。

本発明の目的は、公知の解決策に対して使用の安全性が改良された二重安全弁を提供することである。

特に、本発明の目的は、弁箱は一つであるが、二つのシャッターを有し、これらのシャッターを操作するソレノイドの一方又は両方が、例えば、停電のために作動しなくなっても、二つのシャッターが、入口開口部から出口開口部への流体の流れを有効に中断させることができる、上記のタイプの安全弁を提供することである。したがって、この二重弁は、結合された二つの独立したシングル弁としての機能を果たす。

別の目的は、どのような空間位置でも動作できる、上記に示したタイプの安全弁を提供することである。

さらなる目的は、持ち運びが容易であり、二つのシャッター間で加圧流体を遮断することにより耐密性制御やバイパス流路制御などを実行することも可能にする、簡単な安全弁を提供することである。

これらの目的及び当業者には明らかであるその他の目的は、添付の独立請求項に記載の安全弁によって達成される。

本発明をより良く理解するために、単なる非限定的な例示として、以下の図面を添付する。
図１は、本発明に係る二重安全弁の斜視図である。 図２は、図１の二重安全弁の右側面図である。 図３は、図１の二重安全弁の正面図である。 図４は、図２の４－４線に沿った断面図である。 図５は、図３の５－５線に沿った断面図である。 図６は、図５の断面の斜視図である。

上記の図を参照すると、二重安全弁が全体的に１で示されている。二重安全弁は、図の例では多面体構造を有し、互いに逆向きの面３及び４に加圧流体用の入口開口部５と当該流体用の出口開口部７とを有する弁箱２を備える。入口開口部５及び出口開口部７は、当該流体が供給されるダクトの第１の部分と、当該流体をユーザ又は別のダクトに移送するダクトの第２の部分とに、それ自体公知の方法で接続されている。

これらの入口開口部５及び出口開口部７は、入口ダクト８及び出口ダクト９によって弁箱２の中央部６に接続されており、入口ダクト８に接続された第１のチャンバ１０（図中上側）が、前述の中央部６に設けられた側方チャンバ１２と連通し、これらの側方チャンバ１２は、第２のチャンバ１４（図中下側）と連通している。そして、このチャンバは、出口ダクト９に接続されている。

弁箱２における別の互いに逆向きの面１７及び１８には、互いに逆向きの面１７及び１８の各々に、それ自体公知の方法で拘束された二つのシャッター１９及び２０が存在している。特に、各シャッターは、弁箱２におけるそれぞれの面１７又は１８に設けられた受け部又は孔２４に螺合により結合された端部２２を有する中空筒状部２１を備える。それぞれの受け部２４における各端部２２と弁箱２との間に、適切なシール要素２５（Ｏリング）が配置されている。

非磁性材料（例えば、真鍮）からなる各中空筒状部２１は、公知の方法で電力を供給される電気コイル又はソレノイド２６（図中破線で示す）に挿入されている。特に、電気コイル又はソレノイド２６は、中空筒状部２１の端部２２と当該中空筒状部２１の自由端２８に配置されたプレート３０との間に配置されている。各コイル２６とそれぞれのプレート３０と前述の端部２２との間には、通常のシール防振要素（図示せず）が配置されている。

各中空筒状部２１は、閉鎖要素３１（当該中空筒状部２１の自由端２８近傍に配置）と、移動して弁箱の中央部６に位置するように適合された強磁性材料製の可動部材３３とを備える。ねじ３２によってプレート３０が上記閉鎖要素に固定されており、当該閉鎖要素は、（閉鎖要素３１のねじ山３１Ａと中空筒状部２１のねじ山２１Ａとの間に配置されたシール材を用いて）中空筒状部に螺合されている。

可動部材３３と閉鎖要素３１との間には、可動部材の受け部３７に部分的に挿入された、可動部材の第１端４１と向き合う閉鎖要素の自由端４０と協働する圧縮ばね３６も備えられている。可動部材は、中空筒状部２１内にクリアランスをあけて配置され（すなわち、可動部材３３と中空筒状部との間に空隙４２がある）、コイル２６に電力が供給されると中空筒状部内で移動することができる。

コイル２６が作動していない（電力が供給されていない）とき、閉鎖要素３１の自由端４０と可動部材の第１端４１との間にチャンバ（以下、「エンドチャンバ」という）４５が存在する。エンドチャンバ４５は、前述の空隙４２と連通し、空隙４２は、弁箱２の中央部６の第１のチャンバ１０と連通する。コイルが作動していないとき、各可動部材３３は、その第２端４９が中央部６に位置した状態で静止し、第１のチャンバ１０と各側方チャンバ１２との間の接続及び第２のチャンバ１４と出口ダクト９との間の接続を閉じる。圧縮ばね３６は、各々に対応する可動部材に作用して、可動部材を中央部６に押し付け、チャンバ１０、１４と側方チャンバ１２との間の前述の連通を中断させる。チャンバ１０を側方チャンバ１２に接続する流路５２及びチャンバ１４を出口ダクト９に接続する流路５３において中央位置６を密封するように、ガスケット又はシール要素（Ｏリング）５０が、各可動部材の第２端４９から環状に突出して設けられている。

ただし、入口開口部５から弁箱６に入る流体は、入口ダクト８に貫入して第１のチャンバ１０に到達し、ここで、ガスケット又はシール要素５０に作用して、ガスケット又はシール要素を弁箱２の中央部６に向かって押す。同時に、（前述のように）第１のチャンバ１０は、空隙４２を通じてエンドチャンバ４５と連通しているため、加圧流体は、エンドチャンバ４５に到達し、可動部材３３の第１端４１を押圧して、可動部材３３をその長手方向軸線Ｗに沿って弁箱２の内部又は中央部６に向かって押す。これにより、入口ポート５から出口ポート６への流体の流れを中断させることになる。

したがって、二重安全弁１の使用中に、（電動）コイル２６が作動すると、各可動（強磁性）部材３３がその軸線Ｗ（二重安全弁１からの流体の流入・流出方向に対して垂直）に沿って移動し、その後、第２端４９が中央部６から離れる。そうすると、加圧流体は、入口開口部５から、入口ダクト８、第１のチャンバ１０、各側方チャンバ１２、第２のチャンバ１４、そして、出口ダクト９、出口開口部７へと、通過することができる。二重安全弁が開いた状態である。

この流れは、コイルに電力が供給されている限り続く。したがって、制御された流体の流れが二重安全弁１を通して得られることができる。

何らかの理由であるコイルへの給電が停止すると、給電が停止したコイルに対応する可動部材３３が、弁箱２の中央部６に移動し、二重安全弁を通る流体の流れを中断させる（弁閉止位置）。また、流体自体が、上記の理由により、又は、流体圧力が、各シャッターに（より正確に言えば、その可動部材に）上流側で作用することができるため、可動部を弁の閉止位置に保つ。

したがって、二重安全弁１は、コイル２２に電力が供給されている（かつ、二重安全弁が開いている）場合のみ動作する。二つのコイルの少なくとも一方への給電が停止した場合には、二重安全弁は閉じる。なお、二つのシャッター１９をそれぞれ反対方向に、互いに独立して作動させることができるように、コイル２２は、互いに独立して電力が供給され、また、一方のシャッターを他方に対して閉じることによって、種々のダクト、チャンバ、及びシールを制御し、流体が二重安全弁を通過する可能性を検証することも可能になる。

さらに、二重安全弁は、その製造方法により、コンパクトで製造が容易である。

本発明の一実施形態について説明したが、他の実施形態も、以下の請求項によって定められる本発明の範囲を逸脱しない限り、上記の説明に鑑みて可能である。

ＵＳ２０２０／１１６２７０号は、二つのアクチュエータを備えるスラムシャット弁に関するものであり、これら二つのアクチュエータは、独立して制御され、弁を通過する流体（ガス）の流れに向かって閉じるようになっている。これらのアクチュエータは、各弁を対応する弁座上に閉じる機械的なリリース機構の制御下にある。

ただし、入口開口部５から弁箱２に入る流体は、入口ダクト８に貫入して第１のチャンバ１０に到達し、ここで、ガスケット又はシール要素５０に作用して、ガスケット又はシール要素を弁箱２の中央部６に向かって押す。同時に、（前述のように）第１のチャンバ１０は、空隙４２を通じてエンドチャンバ４５と連通しているため、加圧流体は、エンドチャンバ４５に到達し、可動部材３３の第１端４１を押圧して、可動部材３３をその長手方向軸線Ｗに沿って弁箱２の内部又は中央部６に向かって押す。これにより、入口ポート５から出口ポート６への流体の流れを中断させることになる。

したがって、二重安全弁１は、コイル２６に電力が供給されている（かつ、二重安全弁が開いている）場合のみ動作する。二つのコイルの少なくとも一方への給電が停止した場合には、二重安全弁は閉じる。なお、二つのシャッター１９をそれぞれ反対方向に、互いに独立して作動させることができるように、コイル２６は、互いに独立して電力が供給され、また、一方のシャッターを他方に対して閉じることによって、種々のダクト、チャンバ、及びシールを制御し、流体が二重安全弁を通過する可能性を検証することも可能になる。

Claims (5)

1. 第１のダクト部と第２のダクト部との間に配置された弁箱（２）を備える二重安全弁（１）であって、前記弁箱（２）は、加圧流体用の入口開口部（５）と前記流体用の出口開口部（７）とを有し；前記入口及び出口開口部（５、７）は、前記弁箱（２）内に設けられて互いに接続されたチャンバ（１０、１２、１４）と、入口ダクト及び出口ダクト（８、９）を介して連通し；前記チャンバ（１０、１２、１４）と少なくとも前記出口ダクト（９）との間の接続を、共通の長手方向軸線（Ｗ）に沿って互いに対向して配置された第１及び第２の可動シャッター（１９、２０）によって、遮断することが可能であり、中断させるか又は開いておくことが可能であり；前記可動シャッター（１９、２０）は、互いに独立しており、対応する電動コイル又はソレノイド（２６）によって互いに独立して作動され；前記第１及び第２の可動シャッター（１９、２０）は、流体の流れ、すなわち、前記可動シャッターに作用する前記加圧流体に向かって、前記チャンバ（１０、１２、１４）と前記出口ダクト（９）との間の接続を遮断し、これにより、前記シャッターが作動しておらず前記二重安全弁（１）が閉じているときに前記遮断が維持され；前記各シャッター（１９、２０）は、前記コイル又はソレノイド（２６）内に挿入されており、第１端（４１）と第２端（４２）とを有する可動部材（３３）を備えており；前記第２端（４２）は、前記弁箱の内部チャンバ（１０、１２）間の接続又は前記チャンバ（１４）と前記出口ダクト（９）との間の接続を遮断するように適合されており；前記加圧流体は、前記シャッターが作動しておらず前記二重安全弁が閉じているとき、前記第１端（４１）に作用し；前記弁箱（２）内で前記加圧流体が移動する前記チャンバ（１０、１２、１４）は、前記弁箱（２）の中央部（６）に設けられており；前記入口ダクト（８）は、前記弁箱の中央部（６）の一端に配置された、前記第１のシャッター（１９）の第２端（４２）が内部を移動する第１のチャンバ（１０）と連通しており；前記第１のチャンバ（１０）は、前記中央部（６）の側方に設けられた側方チャンバ（１２）に接続されており；前記接続は、前記第１のシャッター（１９）が作動していないとき、前記第１のシャッター（１９）の第２端（４２）によって遮断することが可能であり；前記側方チャンバ（１２）は、前記中央部（６）の前記第１のチャンバ（１０）とは反対側の他端に設けられた第２のチャンバ（１４）と連通しており；前記第２のチャンバ（１４）は、前記出口ダクト（９）に接続されており；前記接続は、前記第２のシャッターが作動していないとき、前記第２のチャンバ（１４）内を移動可能な前記第２のシャッター（２０）の第２端（４２）によって遮断することが可能である、二重安全弁において、
   前記各シャッター（１９、２０）が、前記弁箱（２）に固定された端部（２２）を有し、前記可動部材（３３）を収容する中空筒状部（２１）を備え；前記中空筒状部（２１）と前記可動部材（３３）との間に、前記弁箱（２）の前記第１及び第２のチャンバ（１０、１４）の一方と連通し、該チャンバから前記加圧流体を受け入れる空隙（４２）が設けられており；エンドチャンバ（４５）が、前記可動部材の第１端（４１）に設けられ、前記中空筒状部（２１）と前記可動部材（３３）との間の前記空隙（４２）と連通していることを特徴とする、二重安全弁。
2. 前記中空筒状部（２１）が非磁性材料からなり、前記相対可動部材（３３）が強磁性材料からなることを特徴とする、請求項１に記載の二重安全弁。
3. 前記中空筒状部（２１）が、前記中空筒状部（２１）の自由端（２８）に配置された端閉鎖要素（３１）を有し、前記エンドチャンバ（４５）が、前記端閉鎖要素（３１）と前記可動部材（３３）との間に存在し、前記閉鎖要素（３１）と前記可動部材（３３）との間に、前記可動部材（３３）の第１端（４１）に設けられた受け部（３７）に部分的に挿入された圧縮ばね（３６）が配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の二重安全弁。
4. 前記第２端（４２）に、前記シャッターが作動しておらず前記二重安全弁が閉じているときに前記加圧流体が作用するシール要素（５０）が装着されていることを特徴とする、請求項２に記載の二重安全弁。
5. 前記シャッター（１９、２０）は、前記長手方向軸線（Ｗ）が前記入口ダクト及び出口ダクト（８、９）の軸線に対して垂直になるように配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の二重安全弁。
   

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